Конспект урока физики по теме "Дисперсия света"

Методическая разработка урока

на тему

«Дисперсия света « в 11 классе

Разработала учитель физики МБОУ "Красногвардейская средняя общеобразовательная школа №1"

Муллабаева Сария Шарифулловна

Цели:

учебные – дать понятие дисперсии света и объяснить ее с точки зрения электромагнитной теории;

развивающие – совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся, коммуникативные свойства речи;

воспитательные – формировать материалистическое мировоззрение учащихся и нравственные качества личности.

На уроке учащиеся должны усвоить следующий основной материал:

а) явление дисперсии (зависимость показателя преломления света от частоты его колебаний);

б) при падении света на границу раздела двух прозрачных сред световые лучи различной цветности преломляются по-разному (наиболее сильно – фиолетовые лучи, меньше других – красные);

в) белый свет имеет сложную структуру;

г) призма не изменяет свет, а лишь разлагает его на составные части;

д) цвет – характеристика, приписываемая объекту человеком в процессе его зрительного восприятия, объективная характеристика – длина электромагнитной волны.

Оборудование: а) на демонстрационный стол: оптическая скамья, призма «Флинт», экран;

б) на ученические столы: источник питания, лампочка, ключ, резисторы разного сопротивления, соединительные провода, экран, призма, зеркало, плоскопараллельная пластинка, транспортир, линейка, лист белой бумаги (экран).

Краткий конспект урока

1. Организационный момент (задача: создание психологического настроя).

2. Подготовка к усвоению нового материала (задача: организовать и целенаправить познавательную деятельность учащихся, прием обучения – беседа).

а) Мотивация.

Солнечный свет всегда был и остается для человека символом радости, вечной юности, всего лучшего, что может быть в жизни. Солнечный свет имеет много тайн. Преломление света служит причиной многих разнообразных явлений. Капли росы под лучами солнца сверкают и переливаются различными цветами, подобно бриллиантам. Во время дождя нередко появляется радуга – одно из красивейших явлений природы. Древние славяне считали, что во время грозы бог-громовержец поражает молниями злых духов. Радуга после дождя с грозой означала торжество добрых сил над злом. Такую радугу можно также наблюдать и у фонтанов.

б) Формулировка цели урока. Эти явления, известные из повседневной жизни нашли объяснение, когда было открыто разложение белого света призмой - явление дисперсии.

3. Актуализация опорных знаний учащихся (задача: повторить и углубить знания, необходимые для усвоения нового материала).

Вспомним:

1. Что такое свет?

2. Откуда берутся эти электромагнитные волны? (источник их – Солнце). Вместе с видимым излучением Солнце посылает нам тепловое излучение, инфракрасное и ультрафиолетовое. Высокая температура Солнца – главная причина рождения этих электромагнитных волн.

3. Как свет распространяется в однородной прозрачной среде?

4. Всегда ли свет распространяется прямолинейно?

5. Какова связь частоты света со скоростью его распространения?

6. Какова связь показателя преломления среды со скоростью света?

4. Освоение нового материала (задача: наблюдать явление дисперсии и объяснить это явление; самостоятельная работа учащихся по проведению эксперимента и наблюдению разложения белого света на составляющие).

Сегодня мы продолжим разговор о световых явлениях и законах распространения света и познакомимся с явлением дисперсии. Дисперсией называется зависимость показателя преломления среды от частоты (или длины) световой волны (слайд 18).

Первым явление дисперсии обнаружил великий английский физик Исаак Ньютон в 1666 г., занимаясь усовершенствованием телескопа.

Это открытие стало в истории науки весьма значительным. На надгробии ученого есть надпись с такими словами: «Здесь покоится сэр Исаак Ньютон, дворянин, который … первый доказал с факелом математики движение планет, пути комет и приливы океанов.

Он исследовал различие световых лучей и проявляющиеся при этом различные свойства цветов, чего ранее никто не подозревал. … Пусть смертные радуются, что существовало такое украшение рода человеческого».

Опыт Ньютона был гениально прост: в ставне затемненной комнаты он прорезал круглое отверстие диаметром ¼ дюйма. Позади отверстия поместил стеклянную призму, а на расстоянии 22 футов от ставня поставил экран для получения солнечного изображения. При этом на экране появился цветной спектр в 2 дюйма ширины и 13 дюйма длины с закругленными концами. Эту полоску он и назвал спектром (от латинского слова «видение»), а само явление «дисперсией» от латинского слова «разбрасываю».

Демонстрирую эксперимент – получение радужной полоски света.

Задаю вопросы: «Сколько цветов вы увидели?», «Каких?», «Не напоминает ли вам увиденный спектр радугу?», «Сколько цветов в солнечном спектре и в радуге?». Общая уверенность, что цветов семь- одно из заблуждений. Известно шуточное правило для запоминания их последовательности по начальным буквам слов в фразе: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Предлагаю еще раз внимательно вглядеться в спектр и рассмотреть его. Ученики теперь различают только пять цветов: красный, желтый, зеленый, голубой, фиолетовый (мы их назовем основными). Они не имеют резких границ, а переходят один в другой постепенно, так что, кроме основных цветов, различаются промежуточные оттенки: красно-желтый (оранжевый), желто-зеленый, зелено-голубой, фиолетово-голубой (синий). Значит, в солнечном спектре либо пять цветов (если ограничиться только основными), либо девять (если считать также и промежуточные).

Ньютон первоначально тоже различал только пять цветов. Описывая свой знаменитый опыт (в труде «Оптика»), он говорит: «Спектр оказался окрашенным и притом так, что часть, наименее преломленная, была красною; верхняя же, наиболее преломленная часть у конца окрашена в фиолетовый цвет. Пространство между этими крайними цветами имело желтую, зеленую и голубую окраску».

Вопрос: «Откуда же появилось число семь?». Ответ: «Стремясь создать соответствие между числом цветов в спектре и числом основных тонов музыкальной гаммы, Ньютон добавил к пяти перечисленным цветам спектра еще два. «Что в звуке тон – то в свете цвет» (Леонард Эйлер)». Что же касается радуги, то здесь не удается заметить даже и пяти оттенков. Обычно мы видим три цвета: красный, зеленый и фиолетовый.

Далее я предлагаю ученикам провести эксперимент и самим пронаблюдать разложение белого света на составляющие. Учащиеся на своих столах собирают установку для опыта.

Делаем первые выводы из опыта и записываем их в тетрадь:

белый свет имеет сложную структуру;

призма разложила белый свет на составные части.

Следующий этап экспериментальной работы: используя лучи разной цветности (каждый ряд получает «свой» цвет луча) ученикам нужно отметить на бумаге карандашом ход падающего на призму луча и луча, выходящего из призмы; с помощью транспортира измерить отклоняющий угол призмы. Сообща делаем третий вывод и тоже записываем его в тетради: наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, меньше других – красные. Я даю информацию к этому результату: Ньютон объяснил этот факт на основе корпускулярной теории следующим образом. Фиолетовый цвет состоит из маленьких корпускул (частиц), а красный – из больших, массивных. Поэтому частицы фиолетового цвета легче меняют свою траекторию и отклоняются сильнее, чем частицы красного цвета.

Третья часть работы учащихся: рассчитать, пользуясь формулой n = с/υ, значение скоростей для красного и фиолетового света в веществе призмы и сделать вывод (принять n = 1,73 для красного цвета, n = 1,80 для фиолетового). Вывод таков: скорость красного света больше скорости фиолетового; скорость лучей в веществе зависит от их цвета. Различным скоростям распространения волн соответствуют разные абсолютные показатели преломления среды (n = с/υ). Поэтому можно утверждать, что дисперсия света – зависимость абсолютного показателя преломления от частоты световой волны или дисперсия света – зависимость скорости света в веществе от частоты волны.

Распределяя области отдельных цветов соответственно длинам волн, получим таблицу:

Теперь рассматриваем, каким образом глаз воспринимает цвет предметов. После открытия дисперсии света основной величиной, определяющей цвет света, стала длина его волны.

Если для ответа обратиться к анатомии глаза, то главным цветоприемником является сетчатка глаза, в которой имеются два вида светочувствительных элемента: палочки и колбочки. Число их громадно: около 7 млн. колбочек и 100 млн. палочек. Палочки более чувствительны к свету, но они не различают цветов, это дело колбочек. С наступлением вечера менее светочувствительные колбочки выходят из игры и начинается сумеречное, или палочковое, зрение. Мир представляется нам тогда бесцветным, по поговорке «ночью все кошки серы». «Цвет есть ощущение, которое возникает в сетчатой оболочке глаза при ее возбуждении световой волной определенной длины». Английский физик Д.Дальтон различал только три цвета, и красные вишни отличал от зеленых листьев только по форме. А как же воспринимают мир люди, лишенные зрения или слуха? Вот что говорит В.Короленко в известном рассказе «Слепой музыкант»: «Слепота застилает видимый мир темной завесой, которая, конечно, ложится на мозг, затрудняя и угнетая его работу, но все же из наследственных представлений и из впечатлений, получаемых другими путями, мозг творит свой собственный мир, грустный, печальный и сумрачный, но не лишенный своеобразия смутной поэзии».

Восприятие цвета человеком связано с большими эмоциями. Один из первых исследователей цвета, известный немецкий поэт И.В.Гете, писал о возможностях цвета создавать настроение: желтый – веселит и бодрит, зеленый – умиротворяет, синий – вызывает грусть.

5. Закрепление нового материала (задача: закрепить знания и умения; получить информацию о степени усвоения нового материала учащимися; рефлексия).

Итак, попробуем ответить на вопросы: Что такое дисперсия? Почему показатель преломления зависит от частоты света?

Решение задачи: В стекле показатель преломления для света красного цвета

( λ= 670,8 нм) равен 1,643, для фиолетового (λ= 404,7 нм) – 1,685. Сравните скорости света этих волн в стекле.

6. Подведение итогов урока (задача: формировать систему знаний о явлении дисперсии света).

а) белый свет имеет сложную структуру;

б) призма разлагает свет на составные части;

в) при падении света на границу раздела двух прозрачных сред световые лучи различной цветности преломляются по-разному;

г) дисперсия – зависимость показателя преломления света от частоты световой волны.

7. Информация о домашнем задании (задача: разъяснить методику выполнения домашнего задания, мотивировать обязательность выполнения).

На дом: §57, составить конспект по теме.